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自2020年12月底以來，科隆的Bocklemünd區(qū)已經(jīng)安裝完成電動公交車充電站，充電能力高達(dá)500千瓦，2021年4月完成了最終調(diào)試。這是由德國聯(lián)邦運(yùn)輸和數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施部（BMVI）和Projekttr?ger Jülich項目組（PTJ）共同出資實施的研究項目成果。

從外觀上看，電動公交車充電站就像一個巨大的混凝土塊，但其內(nèi)部卻展示了工程知識和出色的創(chuàng)新成果。其目標(biāo)是實現(xiàn)當(dāng)?shù)毓幌到y(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)電氣化以及可持續(xù)發(fā)展。首先，所需的電力是由有軌電車釋放的制動能量產(chǎn)生的，否則這些能量會被浪費(fèi)。其次，電動公交車充電站的儲能系統(tǒng)是由二次電池制成的。

所使用的二次電池是來自福特汽車公司的退役電動汽車。就其本身而言，每個電池功能都很薄弱，無法作為電動汽車的驅(qū)動電池。然而，當(dāng)組合在一起時，這些電池仍然足夠強(qiáng)大，可用于臨時電能存儲。

“我們?yōu)檫@些電池注入了新的生命，”Ingenieurbüro Fehringer的總經(jīng)理Nicolaj Fehringer說，“否則，盡管這些電池仍有高達(dá)80%的原始容量，但最終會成為對環(huán)境有害的廢棄物。”

充電能力高達(dá)500千瓦的電動公交車充電站

問題的關(guān)鍵在于，每個電池的使用情況不同，為此狀態(tài)也不同。從而很難將這些二次電池組合在一起，形成一個穩(wěn)定的電子公交充電站儲能系統(tǒng)。解決方案：“我們開發(fā)的電池管理系統(tǒng)使這些電池達(dá)到一個相同的電壓水平。為此，可測量和平衡每個電池的電壓。”Nicolaj Fehringer解釋說。

這聽起來比實際操作更簡單，在這項技術(shù)背后，必須開發(fā)一個獨立的電池管理系統(tǒng)，并為二次電池特別定制。更高級別的能源管理系統(tǒng)，也是為此目的新開發(fā)的，處理所有技術(shù)組件之間的功能互動。

288個來自福特汽車公司退役的電動汽車的二次電池，組合起來用作臨時電能存儲

平衡能源是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其中算法是由Ingenieurbüro Fehringer公司的一個八人團(tuán)隊經(jīng)過一年半的艱苦開發(fā)完成，通過萬可基于Linux^?的可編程PLC上進(jìn)行編程。“這種簡單、開放式Linux^?編程方式正是使用萬可通信和控制技術(shù)的優(yōu)勢，”Nicolaj Fehringer說，“這很重要，以便將我們基于Linux^?的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與儲能系統(tǒng)連接起來。”

萬可PFC200用于控制電動公交充電站儲能系統(tǒng)的能量數(shù)據(jù)流

萬可PFC200可編程邏輯控制器（PLC）采用開放式以及簡便的設(shè)計，不僅可以在經(jīng)典的IEC-61131編程中實現(xiàn)復(fù)雜的算法和接口，還可以使用C++、Python或NodeRed等開放式編程語言，或者通過Docker^?等方式輕松實現(xiàn)所需功能。萬可PFC200用于控制電動公交車充電站儲能系統(tǒng)的能量數(shù)據(jù)流。

“我們可以用它來適應(yīng)大量的界面，并對所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流進(jìn)行可視化、分析和處理。”從而創(chuàng)造了一個數(shù)據(jù)樞紐，將復(fù)雜的系統(tǒng)與一個已經(jīng)在實踐中被證明了二十多年的工業(yè)硬件平臺聯(lián)系起來。整個系統(tǒng)的最后一部分是對這些過程進(jìn)行分布式、用戶友好的可視化選擇，例如在PFC控制器上通過HTML5或Grafana實現(xiàn)可視化。

在這個復(fù)雜的系統(tǒng)中，電力必須經(jīng)過兩次轉(zhuǎn)換：從制動能量的直流（DC）到電池存儲單元的交流（AC），然后在充電點再次提供直流（DC），以便電動公交車可以用它來充電。“盡管如此，電動汽車的效率仍然高于汽油動力汽車的效率。”Nicolaj Fehringer堅定地說道。

此外，制動能量的使用利用了以前浪費(fèi)的能源，使退役的電動汽車電池獲得了第二次生命。因此，憑借其創(chuàng)新的電池和能源管理系統(tǒng)，這個電動公交充電站成為一個“燈塔項目”，減少了電動汽車的負(fù)面因素，并改善了能源平衡，從而實現(xiàn)了更大的可持續(xù)性。

我們的大客戶RheinEnergie AG的Jeff Witting也同意：“我們很激動。這個多式聯(lián)運(yùn)的電動公交車充電站是創(chuàng)新精神的見證。這個概念在德國是獨一無二的，它展示了研究、創(chuàng)新、技術(shù)訣竅，以及能源行業(yè)所面臨的巨大壓力所帶來的可持續(xù)性。”